不同成因无烟煤解吸特征研究

论文摘要

当前,煤层气在我国能源结构中十分重要。近二三十年煤层气勘探开发成果表明,我国煤层气资源非常丰富,高、中、低变质程度的煤储层皆蕴含着大量的煤层气资源,然而,当前国内商业化开发仅在沁水盆地取得突破。因此,从实际出发,寻找适合于其他地域煤层气勘探开发的合理的技术方法成为煤层气产业界研究者的当务之急。其中无烟煤的差异性研究成为主要论题之一。论文研究中,分别对采集于沁水南3#、汝箕沟2#、冷水江3#三个不同成因的无烟煤储层煤样进行实验,从煤样品的化学组成、孔隙成因类型、孔径分布、比表面积、孔容分布与孔喉特征、煤层气吸附特征、解吸性能进行分析研究,运用热力学方法计算吸附、解吸过程吸附热并进行比较,利用数学方法对实验结果进行拟合,获得储层的差异认识,对深成变质作用为主的测水组无烟煤、热成变质作用为主的延安组无烟煤进行煤层气勘探开发的储层条件差异分析。从煤样的物质组成来看,三种煤样品都属于高变质无烟煤,皆具有很好的生气能力,而沁水南3#煤的生气能力最好;从煤样的孔隙特征和表面特征来分析,沁水南3#和冷水江3#煤样以开放型孔居多,而沁水南3#煤储层比表面积大有利于煤层气的储集。汝箕沟2#煤样由于含有较多封闭性孔隙,比表面积和孔容小,所以不利于煤层气的储集;等温解吸实验表明,中高压阶段吸附热变化高于压力对解吸作用程度的影响;通过计算吸附热,得出解吸过程的等量吸附热大于吸附过程的等量吸附热,是解吸滞后的另一证据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 国内外研究现状及发展趋势
• 1.1.1 世界煤层气解吸的研究现状
• 1.1.2 中国煤层气解吸研究现状
• 1.1.3 煤层气解吸理论的发展趋势
• 1.2 研究内容
• 1.3 研究方法和技术路线
• 1.4 论文主要工作量
• 2 煤的组成与结构
• 2.1 煤样品的化学组分及成因类型分析
• 2.1.1 工业分析
• 2.1.2 元素分析
• 2.1.3 煤的成因类型分析
• 2.2 孔隙类型和孔隙结构
• 2.2.1 孔隙成因类型分析
• 2.2.2 孔隙结构分析
• 2.3 生气能力分析
• 2.4 综合分析
• 2.5 小结
• 3 吸附/解吸实验
• 3.1 实验设备
• 3.1.1 简介
• 3.1.2 设备的结构及原理
• 3.2 实验样品
• 3.2.1 煤样采集
• 3.2.2 煤样制备
• 3.2.3 平衡水分处理
• 3.3 实验过程
• 3.3.1 装样进缸
• 3.3.2 密封性测试
• 3.3.3 系统抽真空
• 3.3.4 样品缸自由空间体积测定
• 3.3.5 等温吸附实验
• 3.3.6 等温解吸实验
• 3.4 实验数据予处理
• 3.5 实验结果的误差分析
• 3.6 实验结果
• 3.6.1 沁水南3# 60-80 目平衡水样品
• 3.6.2 汝箕沟2# 60-80 目平衡水样品
• 3.6.3 冷水江3# 60-80 目平衡水样品
• 3.7 结果分析
• 3.8 小结
• 4 吸附/解吸数据的数学分析
• 4.1 吸附等温线类型
• 4.2 模型选择
• 4.3 数据拟合
• 4.4 拟合效果及数据分析
• 4.5 小结
• 5 吸附热
• 5.1 等量吸附热
• 5.1.1 沁水南3#平衡水样品等量吸附热计算
• 5.1.2 汝箕沟2#平衡水样品等量吸附热计算
• 5.1.3 冷水江3#平衡水样品等量吸附热计算
• 5.2 极限吸附热
• 5.2.1 沁水南3#平衡水样品极限吸附热计算
• 5.2.2 汝箕沟2#平衡水样品极限吸附热计算
• 5.2.3 冷水江3#平衡水样品极限吸附热计算
• 5.3 吸附热效应分析
• 5.4 小结
• 6 解吸特征
• 6.1 物质组成及孔隙结构与吸附/解吸之间的关系
• 6.1.1 物质组成与甲烷吸附/解吸的关系
• 6.1.2 孔隙结构对甲烷的吸附/解吸影响
• 6.2 温度和压力对煤层气解吸作用的影响
• 6.3 拟合函数在煤层气解吸中的应用
• 6.4 吸附热对煤层气的解吸特征影响
• 6.5 小结
• 7 结论
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录